[发明专利]电解制备碳酸酯的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种通过电解由二氧化碳和醇制备有机碳酸酯的方法。所述由二氧化碳和醇制备有机碳酸酯的方法包括通过电合成由二氧化碳和二醇制备环状碳酸酯的方法及通过电合成由二氧化碳和醇制备线性碳酸酯。

背景技术

有机碳酸酯是非常重要的一类化合物，具有广泛的用途，应用于化学和制药工业的许多领域。

其中，环状碳酸酯是重要的化工产品，环状碳酸酯中的碳酸乙烯酯(EC)被广泛地用于化肥、纤维、制药及有机合成等行业，而碳酸丙烯酯(PC)即是一种用途广泛的有机原料，也是一种性能优良的有机溶剂，在有机合成、气体分离、电化学及金属萃取等领域得到广泛应用，尤其是碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯二者可用作锂离子电池等非水电解液二次电池的有机溶剂。

另外，作为一种重要的有机碳酸酯，碳酸二甲酯(DMC)是一种环境友好的有机化工原料，其可用作燃料添加剂、羰基化试剂、烷基化试剂和极性溶剂。此外，DMC被广泛应用在聚碳酸酯和聚氨酯的合成中。

由于有机碳酸酯具有广泛的应用，其合成方法得到深入研究，例如有光气化技术、碳酸酯交换反应、醇的氧化性羰基化和尿素与醇的反应等。

WO2008031864描述了一种通过在水和催化性化合物的存在下使相应的环氧烷烃与二氧化碳接触来制备碳酸亚烷基酯的方法，所述催化性化合物包含用卤化氢中和了的有机碱，在该方法中，有机碱包含碳基化合物，该碳基化合物含一或多个带至少一对游离电子对的氮原子和/或一个或多个带至少一对游离电子对的磷原子，有机碱的pKa大于8。

WO2009141377描述了一种通过二氧化碳与1，2-环氧烷烃和碳酸化催化剂接触来制备碳酸1，2-亚烷基酯的方法。

碳酸亚烷基酯也可以由二氧化碳和二醇制备。

JP 2008001659描述了一种由二醇或丙三醇和CO₂在活化金属催化剂和被在环化过程中生成的水进行了水和或水解的物质的存在下制备环状碳酸酯的方法。

CN101029039描述了一种通过邻二醇与CO₂在乙腈中于Zn催化剂的存在下制备五元环碳酸酯的方法。

另外，作为合成碳酸二甲酯的商业化方法，已开发出包括光气的甲醇解聚法、甲醇的氧化性羰基化法和酯交换反应等多种方法。然而，所有这些方法都使用有毒的、腐蚀性的、易燃的和爆炸性气体，如光气、氯化氢和一氧化碳。

日本专利文献JP2009242306A公开了一种在包含金属化合物、并可任意包含酸性化合物的催化剂的存在下由甲醇和二氧化碳制备碳酸二甲酯的方法。

日本专利文献JP2009132673A公开了一种在ZrO₂或CeO₂催化剂的存在下于乙腈中由甲醇和二氧化碳制备碳酸二甲酯的方法。

美国专利文献US2008300419A描述了一种制备有机碳酸酯的方法，它包括在一氧化碳和液相催化系统的存在下使醇化合物进行氧化性羰基化反应，形成有机碳酸酯，在该方法中，液相催化系统包括至少一种催化剂、至少一种添加剂和至少一种由具有含氮杂环结构的阳离子和阴离子构成的离子性液体。

中国专利文献CN1733696A提供了一种联产碳酸二甲酯和二元醇的方法，它包括将环氧烷烃与二氧化碳反应形成环状碳酸酯，然后与甲醇进行酯交换，生成目标化合物。例如，在四乙基溴化铵的存在下使环氧乙烷与二氧化碳在反应器中反应，生成碳酸乙烯酯。在甲醇钠的存在下将所得到的碳酸乙烯酯在精馏塔中用甲醇进行处理，生成碳酸二甲酯和1，2-乙二醇。

日本专利文献JP2006289157A描述了一种用具有路易斯酸位或质子酸位的固体催化剂由二氧化碳和甲醇制备有机碳酸酯的方法。

中国专利文献CN1485313A涉及一种制备碳酸二甲酯的方法，它包括在催化剂的存在下在5～30MPa的压力下使二氧化碳与环氧乙烷进行0.5～4个小时的环加成反应，然后与甲醇进行酯交换，通过分离，得到碳酸二甲酯、乙二醇和碳酸乙烯酯。

在上述方法中，鉴于二氧化碳的温室效应，利用二氧化碳的化学研究近年来受到广泛关注。二氧化碳与环氧化物反应生成环状碳酸酯作为一种化学固定二氧化碳的有效途径已引起人们很大的兴趣。

此外，由甲醇和二氧化碳直接合成碳酸二甲酯也受到高度期待，因为这样的方法本质上是环保的。

但是，上述所有制备碳酸酯的方法中，存在的一个缺点是，需要使用昂贵和复杂的催化剂化合物，并且需要在高压或高温下进行。

本技术领域需要一种能够在温和条件下简便经济地制备有机碳酸酯而无需使用昂贵的金属催化剂盐的方法。